У какого животного нет кожи
Обновлено: 24.04.2024
Резюме
Понимание особенностей морфологического строения, основных структурных и функциональных компонентов кожи человека и лабораторных животных служит фундаментом рационального планирования проведения доклинических исследований накожных лекарственных форм для токсикологических, так для фармакологических испытаний. Обоснованный выбор лабораторных животных позволяет обеспечить более точную трансляцию результатов доклинических исследований в фазу ранней клинической разработки лекарственного препарата. Приведена сравнительная морфология кожи человека и некоторых видов лабораторных животных (мышь, крыса, морская свинка, хомяк, кролик, хорек, мини-пиг). Описаны структурные сходства и различия слоев кожи (эпидермис, дерма, гиподерма). Приведена сравнительная характеристика толщины эпидермиса и дермы у разных видов, основанная на анализе данных литературы и результатов собственных исследований. Сравнительный анализ проведен как между человеком и лабораторными животными, так и между видами.
Введение
Кожа человека – сложнейший многофункциональный и самый большой по площади орган, который у взрослого человека достигает 1,5–2,3 м 2 . Ее масса составляет 4–6%, а вместе с гиподермой –16–17% от общей массы тела. Кожный покров человека представляет собой границу между организмом и окружающей средой. Функции кожи: защитная, абсорбционная, выделительная, терморегулирующая, рецепторная, метаболическая [1]. При проведении доклинических исследований накожных лекарственных форм крайне важно понимать особенности морфологического строения, основных структурных и функциональных компонентов кожи человека и лабораторных животных. Это позволяет еще на стадии доклинической разработки лекарственного препарата выбрать вид лабораторных животных, который наиболее полно удовлетворяет задачи исследования и служит достижению поставленной цели. Кроме того рациональный выбор животных обеспечивает более полную трансляцию полученных данных в клинические исследования, позволяет исключить нежелательные реакции и непредсказуемые результаты на ранних стадиях клинической разработки лекарственных препаратов, при невозможности их полного исключения позволяет выбрать правильные критерии оценки физиологических параметров клинического мониторинга потенциальных нежелательных явлений.
Строение кожи
Кожа у человека состоит из 3 слоев: наружного – эпидермиса (многослойного плоского ороговевающего эпителия), среднего – двухслойной дермы и внутреннего – гиподермы (рис. 1–10) [2].
Эпидермис состоит из слоев клеток: базальный, шиповатый, зернистый, и самый верхний – роговой; выделяют также дополнительный – блестящий слой, расположенный в толстой грубой коже ладоней и стоп.
Если рассматривать гистологическое строение кожи животных, то следует отметить отсутствие принципиальных различий: у них так же, у человека, прослеживаются все слои, прежде всего, это касается крупных животных, например свиней. У мелких лабораторных животных толщина кожи значительно меньше, чем у человека (табл. 1), поэтому граница эпидермальных слоев нечеткая и количество клеточных элементов каждого разнится. Так, шиповатый слой у человека состоит из 3–6 рядов клеток (до 15 на коже стоп), у мышей и крыс [2, 3, 4] можно четко различить 1–2 слоя, то же наблюдается в зернистом и роговом слоях, где рядов в 2–3 раза меньше, чем у человека.
Есть незначительные изменения в качественном составе: в базальном слое у человека диффузно расположены меланоциты, у свиней их несколько меньше [5], у мелких лабораторных животных, и прежде всего у мышей [6] меланин сконцентрирован в области волосяных фолликулов, придавая цвет не коже, а шерсти. Стоит отметить, у белых животных (альбиносов) меланоциты присутствуют, но нет гена – тирозиназы, необходимого для производства меланина [7].
Сравнительная характеристика толщины эпидермиса и дермы у разных видов
Одним из самых важных органов тела является кожа, о которой мы мало беспокоимся и которую мы часто травмируем. Мы редко останавливаемся, чтобы задуматься над значимостью мясистой оболочки, которая удерживает все наши мягкие органы и жидкости вместе. Кожа похожа на тортилью, которая не даёт нашему «фаршу» рассыпаться во все стороны. Кожа является частью системы покровов тела, к которой также относятся волосы, ногти, перья, копыта и так далее.
Она защищает нас от паразитов и микроскопических вредителей, одновременно предоставляя нам прекрасную возможность тактильно исследовать окружающий нас мир. В мире животных кожа бывает разных форм, размеров и цветов (например, в коже нарвалов витамина С столько же, сколько и в апельсине). Однако кожа некоторых животных настолько поразительна, что практически может считаться суперсилой.
10. Крокодилы могут почувствовать, что вы плаваете неподалёку
Крокодилы это мощные и ужасные создания и помимо плохого настроения они обладают бронёй и целым рядом боевых средств. Их кожа легендарна и славится своей прочностью, тем не менее, она достаточно мягкая, чтобы из неё изготовляли обувь и предметы одежды. Она также поразительно чувствительна. Помимо обладания одной из самых прочных шкур на планете, представители отряда крокодилов также являются обладателями целого ряда рецепторов, которыми не может похвастать ни одно другое животное.
Для начала их морды «более чувствительные к давлению и вибрации, чем кончики пальцев людей». Их чувство осязания на самом деле считается одним из самых острых во всём царстве животных. Неплохо для рептилии, которая выглядит как старая мозоль. Выпуклости, расположенные вокруг их челюстей и боков тела, помогают им почувствовать малейшую рябь в воде. Поэтому они могут с такой точностью хватать добычу в воде. Они могут буквально почувствовать то, что происходит в окружающей их воде.
В их ртах и вокруг их зубов также расположено огромное количество рецепторов. Благодаря этому самка крокодила может очень нежно разбить скорлупу яйца и помочь своему вылупливающемуся детёнышу выбраться из него, а затем взять детёныша в зубы и отнести в воду. Это конечно довольно поразительно, но это ещё далеко не всё, чем обладают крокодилы. В коже крокодилов также есть химические рецепторы. Учёные подозревают, что крокодилы используют эти рецепторы для поиска добычи или подходящей среды обитания.
9. Кожа кашалотов очень толстая
В мире есть довольно сильные животные с очень толстыми шкурами. Например, как мы уже упоминали, кожа крокодилов довольно толстая и очень прочная. Кожа носорогов плотная и грубая. То же самое можно сказать о китовой акуле – её кожа является одной из самых толстых в мире и её толщина составляет 15 сантиметров!
Однако её толщина не составляет даже половины толщины мясистой кожи кашалота. Кожа Моби Дика может достигать 35 сантиметров в толщину. Это не может не впечатлять. Однако когда вы подумаете о том, что кашалоты охотятся на огромных антарктических гигантских кальмаров, обладающих щупальцами, усеянными острыми, как лезвие бритвы шипами, становится вполне понятно, зачем кашалотам нужна такая толстая кожа.
Между прочим, кашалоты также обладают самыми крупными зубами и самым большим объёмом мозга из всех животных. Для сравнения: длина зубов мегалодона, самой крупной акулы, когда-либо обитавшей на Земле, составляла 17 сантиметров. Зубы кашалоты обладают точно такой же длиной.
8. Африканские иглистые мыши являются мастерами регенерации
Мы уже определили, что некоторые животные обладают прочной кожей, а некоторые очень толстой кожей. Африканская иглистая мышь не обладает ни тем, ни другим – её кожа является одной из самых тонких в мире. Тем не менее, этот скромный маленький грызун обладает одной из самых потрясающих способностей в природе.
На тонкой коже африканской иглистой мыши есть целый ряд волосяных фолликулов. Учитывая, что в её коже меньше соединительных тканей, чем в обычной коже, она очень легко повреждается. Порвать кожу африканской иглистой мыши на 77 процентов легче, чем кожу обычной мыши. Это означает две вещи: во-первых, у африканской иглистой мыши есть надежный способ вырваться из лап хищников. Если её кто-то укусит, её кожа просто оторвётся, а сама мышь убежит. Во-вторых, где-то в мире есть учёный, чья работа заключается в обдирании кожи с мышей.
Но является ли эта легко отрываемая кожа настолько уж хорошим защитным механизмом? Ведь всем животным нужна кожа, не так ли? К счастью, африканская иглистая мышь обладает способностью регенерации, прямо как Росомаха. Они могут регенерировать кожу, волосяные фолликулы, потовые железы и хрящи за несколько дней, причём у них даже не остаётся шрамов. За один день их рана сокращается на 64 процента. Поэтому, несмотря на то, что сдирание кожи африканской иглистой мыши довольно неприятно, оно на самом деле не причиняет этому грызуну серьёзных неудобств.
7. Кожа цефалоподов сделана из глаз
Осьминоги, каракатицы и их родственники обладают рядом удивительных приспособлений, но, скорее всего, ни одно из них не является настолько клёвым или поразительным, как их кожа. Большинство из нас знает, что эти существа могут в мгновение ока изменить свой окрас, чтобы слиться с окружающей средой. Однако они могут изменять не только цвет кожи, но ещё и её текстуру и рисунок. Ни одно другое существо на земле не может похвастаться такой феноменальной способностью играть в прятки как мягкотелые представители класса цефалоподов. Они буквально исчезают, сливаясь с фоном, и учёные не имеют ни малейшего представления о том, как им это удаётся. Естественно учёные смогли раскрыть секрет основных процессов того, как они физически изменяют свой цвет и узор, но это не самое сложное.
Главный вопрос заключается в том, как цефалоподы получают детальную информацию об окружающей их среде, чтобы слиться с нею. Особенно учитывая тот факт, что они не различают цветов. Осьминоги и каракатицы могут идеально сливаться по цвету c окружающей их обстановкой, даже несмотря на то, что они сами не могут видеть этих цветов.
Это поистине загадка, тем не менее, новое исследование привело к открытию поразительного факта. Вероятнее всего цефалоподы видят своей кожей! Опсин является белком, используемым для фоторецепции, который находится в глазах всех, у кого есть глаза. От коров, фруктовых мушек и медуз до людей – все мы видим благодаря опсину. В глазах каракатиц опсин, конечно же, тоже есть, но он также содержится в их коже.
Обладание светочувствительными клетками по всему телу может объяснить то, каким образом эти существа сливаются со своей окружающей средой настолько точно. Если они могут видеть абсолютно всё, что их окружает, они могут с лёгкостью имитировать узоры и цвета.
И каким бы невероятным это не казалось, каракатицы не единственные существа, которые могут видеть всем своим телом. Морские ежи также обладают такой способностью. Некоторые учёные считают, что морские ежи могут воспринимать изображения благодаря светочувствительному опсину, покрывающему их тела, даже несмотря на то, что у них практически нет мозга.
6. Молох — это живое бумажное полотенце
Молох, который также известен как колючий дьявол, является странной ящерицей, которая выглядит как пережиток эпохи динозавров. Они живут в пустынях Австралии, где никто с ними не связывается, потому что каждый сантиметр их кожи покрыт невообразимыми шипами. Молох ест только муравьёв и обладает рядом интересных адаптаций и стратегий, которые помогают ему выжить в такой враждебной среде. Однако ни одна из этих адаптаций не может сравниться по необычайности с тем, как они получают жидкость.
Колючий дьявол может пить при помощи ног или любой другой части своего тела, потому что его кожа супер-гидрофобная. Их бугристая кожа испещрена микроскопическими трещинками и желобками, которые служат для того, чтобы впитывать жидкость, буквально проталкивая воду вверх. Этот же эффект можно наблюдать, если опустить уголок бумажного полотенца в воду. Вода абсорбируется полотенцем и поднимается вверх по листу, по-видимому, вопреки силе притяжения. То же самое происходит с колючим дьяволом.
Его кожа использует капиллярное действие, которое является тенденцией жидкостей перемещаться через узкие пространства благодаря силе межмолекулярного взаимодействия.
Он запасает воду в коже, а затем с помощью способа, который до конца не изучен, он использует определённые движения челюсти или языка, чтобы закачать эту жидкость в рот из карманов на своей морде.
Всё тело колючего дьявола является рядом микроскопических соломинок, которые ведут ко рту. Вам бы понравилось кушать суп, стоя в нём? Молох смог осуществить эту мечту. (Даже не пытайтесь лукавить: вы определённо об этом думали).
5. У жирафов есть встроенный кондиционер
Африка жаркая и сухая, и это представляет собой большие трудности для жирафов. Чтобы охладиться львы спят в тени деревьев, слоны покрывают себя грязью, а толстые гиппопотамы проводят целые дни в воде. Жирафам не подходит ни один из этих методов. Иногда им даже сложно найти тень, потому что они одного роста с большинством деревьев. Так как же охлаждается самое высокое животное в мире? Всё очень просто – их кожа обладает встроенным кондиционером.
На самом деле у жирафов есть несколько приспособлений для борьбы с жарой. Как и верблюды, жирафы не потеют и не пыхтят, чтобы охладиться. Они в состоянии это делать, но предпочитают этим не заниматься. Запасание воды жизненно важно для животного, которому приходится наклоняться на 5,5 метров к воде, кишащей крокодилами, только для того, чтобы напиться. Поэтому они поднимают температуру собственного тела на 3-10 градусов. Если температура их тела превышает температуру окружающей среды на несколько градусов, им не приходится потеть.
Однако даже несмотря на их гибкий график температуры, им необходимо каким-то образом охлаждаться, иначе они сварятся на солнце. И именно поэтому у них есть пятна. Пятна, конечно же, также служат камуфляжем, тем не менее, учёные обнаружили, что пятна жирафов также являются термальными окнами.
В районе каждого из пятен находится большой кровеносный сосуд, под которым располагается сложная система более мелких сосудов. Жираф может направлять тёплую кровь к этим пятнам, которые проводят тепло лучше, потому что они тёмные. Затем, ориентируясь на ветер или зайдя в тень, они могут убрать избыточное тепло из своих систем. Кроме того, обладание длинной, тонкой шеей даёт животному больше поверхностной площади относительно его массы. Это означает, что у него больше кожи, чем у животного, находящегося в той же весовой категории.
Они могут перекачивать много крови к своей коже, а кожи у них много. Эта система теплообмена позволяет жирафам хорошо себя чувствовать в очень засушливом климате, который превратил бы всех остальных в потных и дурно пахнущих созданий.
4. Полоски зебры сбивают с толку насекомых
Почему у зебр есть полосы? Чтобы сбить с толку хищников, не так ли? Среди целого стада животных, окрашенных в чёрно-белую полоску, не так уж легко отличить одно животное от другого. Несмотря на то, что это звучит вполне логично, эта теория никогда не проверялась на деле. Она может быть правдивой, но на данный момент теория остаётся теорией.
Военные исследования показали, что судить о скорости цели гораздо труднее, если она окрашена в высококонтрастные цвета. Для ослепляющего камуфляжа, который использовался на военных кораблях во время Первой мировой войны, часто использовали окрас зебры. Наверное, поэтому сложно преследовать стадо бегущих зебр. Было также доказано, что зебры обладают уникальными полосами, и они используют их для того, чтобы узнавать друг друга. Для отличительных чёрно-белых полосок может быть несколько предназначений.
Однако, по всей видимости, одной из самых полезных является отпугивание насекомых. Науке достоверно известно, что мух белые шкуры привлекают гораздо меньше, чем тёмные. Лошади со светлой шкурой более подвержены раку кожи и нападениям хищников, чем их коричневые и чёрные собратья, но зато им не приходится мучиться от такого большого количества кровососов.
Новые исследования показали, что жалящие насекомые, например, слепни, с меньшей вероятностью нападают на чёрно-белые шкуры, такие как у зебр. А, исходя из того, что насекомые в Африке являются переносчиками различных ужасных заболеваний, вполне логично обладать хорошей защитой против них. Секрет полос кроется в поляризованном свете. Свет движется в разных направлениях, и некоторые животные, такие как жалящие мухи, могут видеть эту поляризацию. Например, многих насекомых привлекает горизонтально поляризованный свет, потому что он является верным признаком воды.
Чёрная шкура лошади поляризует свет особенно хорошо, в то время как белая его деполяризует. Считается, что насекомых сбивает с толку чередование поляризованного света, которое создаётся чёрно-белыми полосами зебры. Этот не содержащий химикаты отпугиватель насекомых использует аспект светового спектра, который большинство животных даже не способно увидеть.
3. У калимантанских барбурул нет лёгких
Калимантанская барбурула (Bornean flat-headed frog) не может квакать, пищать или даже шипеть. Это потому что у неё нет лёгких. У неё также нет жабр. Это одно из немногих четвероногих на земле, которое получает весь необходимый ему кислород через кожу.
Однако лёгкие нужны животным по определённой причине. Дыхание через кожу не слишком эффективно. К счастью, у этих лягушек наблюдается низкая скорость метаболизма, то есть они изначально не слишком активны. Помимо этого, они очень плоские, что даём им достаточную поверхностную площадь. Также стоит отметить, что они живут в очень холодной воде, а в холодной воде, как известно, содержится больше кислорода (если вы нам не верите, просто спросите пингвинов, почему в Арктике настолько хорошо ловить рыбу).
Быстро текущая река плещется о скалы, создавая пенящиеся белые воды, таким образом, для этого маленького существа, дышащего через кожу, есть предостаточно растворенного кислорода. Однако по поводу того, почему они полностью отказались от лёгких, учёные могут лишь строить теории. Вполне возможно, что у них нет лёгких, так как ношение в себе воздушного пузыря посреди быстротекущей реки может привести к тому, что вас смоет в считаные секунды. Возможно, эта адаптация очень тесно связана с окружающей средой, в которой они обитают.
Плохая новость состоит в том, что калимантанские барбурулы гибнут от загрязнения вод. Хорошая новость заключатся в том, что у них никогда не будет рака лёгких.
2. Хамелеоны знают, что видят различные хищники
Способность хамелеонов изменять свой окрас, наверное, известна абсолютно всем. Их цвета используются для общения с другими хамелеонами, для регулирования тепла, и для маскировки от хищников. Однако последние исследования показали, что даже при этом спектре применения, хамелеоны являются гораздо более сложными существами, чем мы о них думали.
Когда голодный хищник находится поблизости, они не просто изменяют свой окрас на зелёный и надеются на удачу. Тесты, проведённые на карликовом хамелеоне Смита (Smith’s dwarf chameleon), самом редко встречающемся хамелеоне в мире, показали, что эти предприимчивые рептилии на самом деле изменяют свой камуфляж в зависимости от того, какой хищник приближается к ним.
Исследователи обнаружили, что когда появляется сорокопут-прокурор (хищная птица), карликовый хамелеон Смита изменяет свой окрас и узор, чтобы как можно лучше слиться с окружающей средой. А так как у сорокопутов есть отвратительная привычка насаживать свою добычу на шипы и оставлять её умирать ужасной медленной смертью, обладание идеальной маскировкой, вероятно, является хорошей идеей.
Однако когда рядом проползает бумсланг, маленькая ящерица старается спрятаться далеко не настолько усердно. Причина такого поведения была обнаружена при помощи анализа со спектрометром. Несмотря на небрежную маскировку, она была всё же лучше замаскирована для зрительной системы змеи, чем для глаз птицы. А все, потому что зрение змеи относительно плохое. Каким-то образом хамелеон знает, как видят охотящиеся на него животные. Они не тратят много энергии, скрываясь от змеи, но изо всех сил стараются укрыться от птицы. Это первый раз, когда животное использует различные типы камуфляжа в зависимости от того, кто на него смотрит.
1. Зелёные морские слизняки учатся фотосинтезу
Зелёные морские слизняки дрейфуют на мелководье у побережья обеих Америк, представляя собой очень хорошее олицетворение размокших листьев. Родственница скромной наземной улитки, эта водная улитка питается исключительно водорослями. После того как она съедает несколько сытных обедов из водорослей, она насыщается… навсегда. После употребления определённого количества водорослей этот морской слизняк может получать всю необходимую ему энергию от солнца, как растение.
Это одно из немногих животных на Земле, которое выживает посредством фотосинтеза. Зелёный морской слизняк делает это, выбирая из съеденных водорослей те приспособления, которые они используют для фотосинтеза - зелёные фотосинтетические органеллы, называемые хлоропластами, и сохраняя их в клетках своей кожи. Он крадёт у водорослей, чтобы получить возможность подпитываться от солнца. Это довольно поразительно, но в конечном итоге хлорофилл в этих структурах заканчивается.
К счастью, зелёный морской слизняк может просто выработать его. Каким-то образом это возможно. Учёные не могут понять, как это работает, но по какой-то причине зелёный морской слизняк может впитывать в себя достаточное количество ДНК водорослей и производить хлорофилл.
Как только слизняк накапливает достаточно хлоропластов, чтобы вырабатывать хлорофилл самостоятельно, он может дальше жить исключительно на энергии солнечного света. Он больше не питается и не вырабатывает отходов. Это сравнимо с тем, как если бы мы пошли в салатный бар, объелись там, и больше никогда в жизни не нуждались бы в еде или туалетной бумаге.
Животные всегда превосходят людей, когда дело доходит до основных инстинктов и таких базовых чувств, как слух, зрение и обоняние. Именно поэтому мы до сих пор учимся у них и пытаемся даже перенять некоторые их способности для создания самых продвинутых устройств.
Например, люди все еще не понимают, каким образом животные способны почувствовать землетрясение не только за несколько минут до его начала, но и даже на несколько дней или недель раньше этого тектонического явления. Даже самые современные данные о способностях представителей мира животных все еще носят относительный характер.
Однако ученые уверены, что дело точно не в совпадении. Например, когда жабы внезапно покидают свои родные пруды за несколько дней до землетрясения. Оказывается, накануне сильных сейсмических гроз даже змеи способны выйти из спячки посреди зимы, когда для них смертельно холодно. Исследователи рассчитывают разгадать эту тайну по мере наблюдения за поведением удивительных созданий. Эта работа очень важна, ведь сейсмическая активность связана с одними из самых опасных последствий для людей еще и потому что, мы не в состоянии предсказать ее заранее, в отличие от братьев наших меньших.
Многие виды птиц, особенно проживающие большую часть времени в северном полушарии, во время наступления холодов периодически мигрируют, ведь пропитание становится слишком непростым делом, и это значит, что им необходимо перебраться в теплые страны. Некоторые из таких пернатых совершают путешествия на расстояния в тысячи километров от своих гнезд, но они всегда возвращаются домой, когда приходит весна. Казалось бы, это же просто невероятная и непосильная задача, если у вас нет при себе никакого навигационного устройства, но птицы делают это запросто без каких-либо высокотехнологичных приспособлений. Как им это удается? Оказывается, они научились распознавать электромагнитное поле Земли и использовать его для ориентирования в пространстве.
Долгие годы ученые не могли понять, как именно работает этот удивительный биологический компас, но в итоге они пришли к выводу, что птицы могут чувствовать силу и направленность магнитных полей. Исследователи решили, что клетки, способные воспринимать такую информацию, находятся во внутреннем ухе птицы.
Подтверждением этой теории стало обнаружение крошечных железных частиц в мозгу фактически всех видов птиц. Волосковые клетки (рецепторы слуховой системы и вестибулярного аппарата у всех позвоночных) играют для птиц важнейшую роль в движении и ускорении, и в них также были найдены эти обогащенные железом сенсорные нейроны. Это стало большим открытием, но оно все равно не до конца объясняет, как птицам удается настолько мастерски ориентироваться во время миграций на тысячи километров и всегда возвращаться в одни и те же места даже после самого первого перелета в своей жизни.
Эти водные млекопитающие славятся своей способностью ориентироваться в пространстве с помощью метода эхолокации – они испускают высокочастотные звуковые сигналы и расшифровывают возвращающееся к ним эхо. Сигналы издаются органом, располагающемся в голове дельфина, который работает как настоящий радар. Главное предназначение этой способности – заранее узнавать о ближайших препятствиях, опасностях и находить добычу.
Недавно ученые узнали, что с помощью эхолокации дельфины даже способны распознать беременную женщин и почувствовать плод в утробе матери! Именно таким образом и работает всем известная процедура ультразвукового исследования - УЗИ. Высокочастотные звуковые импульсы частично отражаются на границе между мышцами и прочими тканями, и с помощью специальных программ можно получить детальный снимок внутренностей, на основании которого затем ставятся диагнозы и прописывается лечение.
Дельфины производят очень схожие звуки, и исследователи давно заметили, что эти удивительные животные реагируют на беременных женщин иначе, проявляя к ним особенный интерес. В процессе взаимодействия друг с другом дельфины прикасаются носами к коже партнера и буквально «гудят», применяя крайне концентрированную эхолокацию. Известны случаи, когда дельфины проявляли интерес и гудели для беременных женщин.
Фото: Scientific American
Мы привыкли воспринимать этих грызунов исключительно как вредителей и разносчиков болезней, но не все так однозначно. Оказывается, с 1977 года военные дрессируют их для поиска мин. Лучше всего с этой задачей справляются именно гигантские гамбийские крысы Cricetomys gambianus. Эти довольно крупные представители своего семейства видят довольно плохо, но такой недостаток с лихвой компенсируется их острейшим нюхом. За последние несколько лет им удалось учуять порядка 13 200 мин по всей Анголе, Танзании, Мозамбику и Камбоджи. Это не только в прямом смысле спасает жизни местного населения и солдат, но и позволяет осваивать плодородные земли, которые раньше были недоступны как раз из-за рисков подрыва.
Дрессировка и обучение поиску мин длится около 9 месяцев, а уже готовая к службе крыса становится намного более продуктивным сапером, чем любой человек. Всего за 20 минут этот удивительный зверек может осмотреть 185 квадратных метров земли. На осмотр участка такой же площади у человека ушло бы 4 дня, ведь мы намного крупнее и неповоротливее крыс, и никому не охота лишиться ноги или жизни, так что приходится соблюдать множество мер, чтобы удостовериться, что зона безопасна для дальнейшего продвижения и проверок с помощью металлоискателя.
Крысы же недостаточно тяжелые, чтобы подорваться на мине, и ничем не рискуют. Как только хвостатые саперы чуют запах взрывчатки, они дают об этом знать всем своим поведением по заученному сценарию. Помеченные места позже детонируют уже квалифицированные специалисты.
Ни для кого не секрет, что пчелы прекрасно чувствуют запах нектара. Однако на этом их способности не заканчиваются. Оказалось, что медоносных пчел можно натренировать поиску фугасных снарядов (мин). Обученные пчелы чувствуют запах тротила даже на расстоянии 4,5 километра. Ученые начали исследование на эту тему не так давно и пока что только наблюдают за поведением этих насекомых с помощью тепловых камер, но в будущем военные намерены использовать этих маленьких разведчиков в реальных условиях для разминирования полей на постоянной основе.
Преимущество привлечения медоносных пчел абсолютно очевидно – их обучение и содержание дешевле, чем работа с крысами или собаками. Вдобавок пчелы склонны привлекать к общему делу других своих сородичей и делится с ними своими новыми навыками, ведь это для них совершенно естественно, а апиологам значительно упрощает задачу.
Органы обоняния у пчел находятся на их усиках. Вдобавок часть волосиков, покрывающих все тельце насекомого, также связана с чувствительными клетками и нервной системой. Все вместе эти усики и волосики с легкостью собирают в воздухе мельчайшие частицы, распознавая среди них и химические пары даже в самых незначительных концентрациях – от единицы на миллион до единицы на миллиард частиц.
Пчелы оказались так хороши в обнаружении фугасов, что даже попали в Книгу рекордов Гиннесса как самые крошечные животные, способные засечь мину.
Многие хозяева домашних кошек отмечают, что их питомцы способны лечить болезни и снимать боль и усталость. На самом же деле кошки вряд ли могут исцелить недуг, но они уж точно чувствуют проблему. Заболевания вызывают химические изменения в нашем теле, а кошки с помощью своего острого обоняния могут почувствовать, болен ли человек или нет. Вдобавок они ощущают перемены в нашем настроении и поведении. Они чувствуют и проблемы со здоровьем не только у людей, но и у других животных.
Одна уникальная кошка, живущая в доме престарелых, даже «предсказала» смерть 25 человек. Кот по кличке Оскар (Oscar) по характеру не особо дружелюбен, но он уже не раз проявлял неожиданные и несвойственные ему привязанность и любвеобилие по отношению к пациентам, которые были близки к своим последним дням и часам. Эксперты предполагают, что этот кот чувствует или даже буквально обоняет, как органы больного перестают функционировать должным образом. Только не спешите назначать визит к врачу, если ваш четвероногий питомец внезапно стал слишком нежным. Даже самые независимые и эгоистичные существа на планете периодически нуждаются в тепле и ласке.
Эти рептилии – часто очень опасные существа, и свою репутацию они заслужили по множеству причин, включая их невероятные таланты в обнаружении своей жертвы даже в полной темноте. Именно термолокационные ямки на морде змеи и позволяют ей распознавать инфракрасное излучение, издаваемое теплокровными животными на расстоянии вплоть до целого метра. Такое инфракрасное «зрение» играет роль дополнительного чувства, снабжающего хищницу информацией о жертве в кромешной тьме и позволяющего нападать на добычу с невероятной точностью.
Соматосенсорная система, к которой относятся термолокационные ямки, на глаза змеи практически не полагается. Эти рептилии лучше воспринимают тепло, чем видят световые фотоны. Соматосенсорная система отвечает также за ощущение боли, прикосновений и температуры.
Мембранная оболочка, покрывающая ямки, нагревается от воздействия инфракрасного излучения. Когда эта ткань достигает предельной температуры, в нервные клети змеи поступает электрический сигнал. Согласно наблюдениям для некоторых змей такая температура равна всего лишь 28 градусам, что можно сравнить с появлением белки или мыши в метре от хищницы. Ямки на голове змеи также могут указывать на то, ядовитая ли она, или нет, поскольку есть они не у всех видов.
Свинья – еще одно удивительное животное с очень острым нюхом. Вы наверняка слышали, что с их помощью люди добывают самые дорогие в мире грибы – трюфели. Ученые наконец-то поняли, почему свиньи так хорошо чувствуют запах этих грибов. Оказывается, в трюфелях содержится большое количество вещества, которое также синтезируется и в яичках кабанов.
Секреторное вещество присутствует в слюне кабанов, ищущих самочек для спаривания. Мускусный запах привлекает свиней, и надежда на встречу с новым половым партнером настолько велика, что самки способны учуять трюфель даже под метровой толщей земли.
Это же вещество вырабатывается и у мужчин, и во внешнюю среду оно выводится через потовые железы. Женская моча тоже содержит небольшое количество этого секрета. Открытие, возможно, объясняет, почему люди так любят трюфели и готовы платить за них сумасшедшие деньги.
С 1985 года в Италии по закону запрещено привлечение свиней к поиску трюфелей. Эти грибы крайне чувствительны к изменениям в окружающей среде, а свиньи очень сильно вредят почве и корням растений, раскапывая ценные грибы. Экосистема, необходимая для выращивания трюфелей, очень хрупкая, и повредить ей можно, даже сдвинув с места один единственный камень.
Вдобавок существует еще одна проблема – свиньи часто сразу же съедают свою добычу. Именно поэтому с недавних пор для поиска этих грибов все чаще стали привлекать именно специально обученных собак, хотя они все равно не могут сравниться со свиньями. В других странах это парнокопытное до сих пор остается лучшей ищейкой драгоценных грибов.
Солнечный свет редко достигает дна большинства достаточно больших водоемов, так что зрение для придонных обитателей морей и озер – недостаточно надежный приемник информации, особенно когда речь заходит о глубинах свыше 200 метров. Впрочем, рыбам как-то удается ориентироваться, уклоняться от препятствий и охотиться, не обращая внимания на кромешную тьму.
Оказывается, почти все виды рыб имеют специальные сенсорные органы, определяющие силу и направленность подводных потоков. Система этих рецепторов помогает им собирать информацию об окружающей их обстановке, распознавать вибрации и движение в общей толще воды вокруг них. Еще одно приспособление, позволяющее не зависеть от зрения, - это каналы, находящиеся в специальных порах. В ходе наблюдений за радужной форелью исследователи выяснили, что эта система канальцев играет очень важную роль в навигации. Образования находятся на верхней части головы рыбы и в других частях ее тела, которые чаще всего испытывают на себе изменения давления воды.
С такими огроменными ушами совсем неудивительно, что слоны обладают отличным слухом. Однако исследователи давно заметили, что иногда эти гиганты внезапно меняют направление по совершенно непонятной причине. Так было до тех пор, пока ученые не выяснили, что слоны способны почувствовать приближение сильных дождей даже за 241 километр!
Уникальная способность была открыта благодаря анализу карты миграции слонов, обитающих в районе Намибии. Эти величественные животные могут засечь сигналы на таких частотах, которые просто недоступны человеческому слуху. На этих частотах они также и общаются. Схожие низкочастотные звуки слоны слышат и во время грома и молний.
После 7 лет наблюдений и отслеживания передвижений 9 слонов из разных групп, помеченных датчиками GPS, исследователи обнаружили доказательство в пользу теории о том, что стада меняют свое направление во время сезона дождей. Всякий раз слоны двигались в сторону ливней, которые обрушивались на землю на очень далеких расстояниях от этих африканских великанов.
Теперь, зная когда, куда и почему мигрируют животные, природоохранные ведомства смогут следить за ними и оберегать их от браконьеров, от рук которых с 2010 по 2012 год погибло почти 100 тысяч африканских слонов.
Мы не могли не вспомнить про собак в теме об уникальных талантах животных. Возможно, крысы и свиньи некоторые вещи чуют намного лучше собак, но никакие другие звери не могут превзойти наших лучших друзей, когда речь заходит о верности и безусловной любви к человеку. Эти питомцы с радостью учатся всему новому, послушно выполняют команды своего хозяина, и поэтому они просто идеальные кандидаты в помощники, когда необходимы обостренные чувства, которые есть у животных, и нет у людей.
Служебные собаки бывают очень разными. Существуют медицинские собаки, которые способны почувствовать болезнь. Иногда достаточно концентрации всего одной единицы на миллиард частиц, чтобы распознать запахи, свойственные определенным состояниям организма. Их чувствительность можно сравнить со способностью почувствовать чайную ложку сахара, разведенную в 2 бассейнах олимпийского стандарта. Собаки обладают намного более развитым обонянием, чем кошки, ведь они способны учуять даже рак, чего кошки не могут. Они чувствуют уникальный запах, связанный с раковыми клетками, и могут предупредить человека о проблеме раньше врачей.
Известно о случае, когда собака постоянно обнюхивала ранку на бедре хозяина и даже не раз пыталась укусить его за это место. Позже человек узнал, что у него злокачественная меланома. Возможно, собака спасла жизнь своему владельцу, обратив его внимание на проблему на ранней, еще поддающейся лечению стадии.
Кстати, не только дельфины способны почувствовать беременность. Собаки, как оказалось, тоже ведут себя с беременными женщинами совсем иначе. Эксперты полагают, что собаки могут почувствовать гормональные перемены в организме женщины. Лучший друг человека, как известно, очень чутко реагируют на перепады настроения и изменения в нашем поведении. Во время общения с беременной женщиной собака становится более внимательной и заботливой. Говорят, что собаки теоретически даже могут слышать биение сердце плода, хотя доказать это научным путем пока что не удалось.
Охота на трюфели – еще один замечательный навык, которому можно обучить практически любую собаку. У них нет такой же сильной мотивации искать эти грибы, как у свиней, но зато собаки очень послушные исполнители. Они находят точное место расположения трюфеля, и при этом не пытаются откопать его и повредить почву и растения вокруг. Они не едят трюфели и привлекают намного меньше внимания посторонних, чем свиньи. За эти качества их стали все чаще выбирать помощниками в поиске трюфелей.
Взрывчатка – еще один пункт из списка веществ, которые собака с легкостью находит по запаху. Своих хозяев и кураторов они предупреждают об опасности, просто сев рядом с местом, где они учуяли беду. Таким же образом собаки находят и наркотики, хотя иногда случаются и ошибки, ведь их обостренное обоняние засекает даже слишком незначительные концентрации наркотических веществ. Способность собак обнаруживать следы наркотиков, которые невозможно заметить невооруженным взглядом, принято называть «ложным срабатыванием».
Похоже, что наши самые преданные компаньоны и друзья при правильной дрессировке – настоящие короли мира обоняния, ведь они способны учуять практически все что угодно!
Экология
Один из очень важных органов тела – кожа. Кожа человека имеет ряд особенностей: она мягкая, гладкая, эластичная и, тем не менее, отлично способна защищать наш организм от воздействий окружающей среды, пряча под собой мышцы, кровеносные сосуды и органы.
Кожа позволяет защищать наше тело от паразитов и микроскопических вредителей и при этом дарит нам невероятные тактильные ощущения.
В животном мире кожа "представлена" в самых разных формах и может выполнять самые невероятные функции. Например, через кожу некоторые существа способны дышать, пить и даже питаться!
Кожа крокодила
Крокодилы обладают самой чувствительной кожей
Крокодилы – свирепые и кровожадные хищники. В их арсенале имеется смертельное оружие – зубы и челюсти, а также крепкая броня – их кожа. Кожа крокодила славится своей жесткостью и прочностью и повсеместно используется человеком для пошива одежды и аксессуаров.
Помимо того, что кожа этих представителей животного мира самая прочная в мире, она также имеет особые сенсоры, которыми не может похвастаться ни одно другое существо.
Морда крокодила более чувствительна к давлению и вибрациям, чем кончики пальцев человека. То есть крокодилы имеют самое сильное чувство осязания среди любых других животных. Бугорки вокруг челюстей и по бокам их тела способны улавливать малейшие колебания воды. Именно благодаря этому они являются такими хорошими охотниками.
Во рту вокруг зубов крокодилы имеют множество сенсоров. Например, мать может аккуратно с помощью челюсти помочь вылупиться из яйца своему детенышу, а затем в той же челюсти перенести его в воду, не нанося ему ни малейших травм.
Также кожа крокодила обладает особыми химическими рецепторами. Ученые полагают, что эти рецепторы помогают хищникам выслеживать добычу или находить подходящее для обитания место.
Самая толстая кожа
Кашалоты обладают самой толстой кожей
Прочной и толстой кожей обладают разные животные: крокодилы, носороги, бегемоты. Например, кожа китовой акулы может достигать до 15 сантиметров в толщину! Однако рекордсменом по толщине кожи можно называть кашалота. Кожа этого животного может быть до 35 сантиметров толщиной!
Если принять во внимание то, что эти существа охотятся на гигантских и колоссальных кальмаров, обладающих острыми, как бритвы, щупальцами, то быть такими толстокожими имеет смысл.
Кстати, кашалоты обладают также самыми крупными зубами в животном мире, а также у них самый крупный объем мозга. Для сравнения: самая крупная известная акула - мегалодон – обладала 17-сантиметровыми зубами. У кашалота длина некоторых зубов – не меньше.
Самая тонкая кожа
Иглистые мыши – мастера регенерации
Иглистые мыши, обитающие в Африке, обладают самой тонкой кожей в мире. Более того, их кожа может похвастаться еще одной удивительной особенностью.
Нежный эпидермис мышей содержит большое количество волосяных луковиц. Кожа этих животных на 77 процентов легче рвется, чем кожа обычных мышей. Именно поэтому природа наделила кожу этих существ уникальной способностью к регенерации.
Если мышь получает ранение, ее кожа вместе с волосяными луковицами, потовыми железами и хрящами восстанавливается в считанные дни без каких-либо рубцов. За один день рана затягивается на 64 процента.
Самая необычная кожа
Кожа головоногих как орган зрения
Осьминоги, каракатицы и их родственники имеют удивительные адаптации, однако ни одна из особенностей не может быть более удивительной, чем особенность их кожи.
Кожа этих существ может подстраиваться под окружающую среду, перенимая цвет, текстуру и рисунок фона. Ни одно из живых существ на планете не умеет играть в прятки так же хорошо, как представители класса головоногих моллюсков. Они в буквальном смысле способны растворяться в окружающей среде.
Наука пока точно не может ответить на вопрос, как же им это удается. Конечно, ученые вычислили основные механизмы того, как физически меняется цвет тела животных. Однако самым важным вопросом остается вопрос о том, как головоногие получают достаточно информации об окружающей среде, чтобы так точно подстраиваться под нее.
Кстати, осьминоги и кальмары дальтоники. Эти существа умеют перенимать цвета окружающей их среды, не различая их.
Ученые выдвинули предположение, что головоногие видят.. кожей. Опсин – белок, предназначенный для восприятия света, является составной частью такого органа, как глаза. Все живые существа, начиная от коров до плодовых мушек, от медуз до человека, имеют опсин в составе своих глаз.
У каракатиц в глазах тоже содержится опсин, но кроме этого, он содержится и в их коже. Имея светочувствительные клетки по всему телу, эти существа способны легко имитировать цвета окружающей среды.
Кстати, морские ежи также имеют способность видеть всем своим телом. Ученые считают, что эти животные способны воспринимать изображения с помощью светочувствительного опсина, при этом они фактически не имеют мозга.
Кожа ящерицы как водопроводная система
Ящерица молох, которую прозвали "колючим дьяволом" – странное существо, которое похоже на доисторическое создание времен динозавров. Молохи обитают в пустынях Австралии, где никто их не тревожит, так как все тело этих существ покрыто острыми шипами.
Молох питается исключительно муравьями и имеет ряд интересных адаптаций и навыков, которые позволяют ему выжить в такой неблагоприятной окружающей среде. Самой удивительной адаптацией молоха является его способ добывания жидкости.
Колючий дьявол умеет "пить" с помощью своих лап или почти любой другой части своего тела, так как его кожа впитывает воду. Она покрыта микроскопическими впадинками, в которые попадает вода, которая по особым каналам направляется в пасть ящерицы. Ящерица способна накапливать влагу в своей коже, а чтобы использовать ее по назначению, делает определенные движения челюстью или языком.
Кожа жирафа как система кондиционирования
В Африке, как известно, очень жарко и сухо, а животные вынуждены приспосабливаться к таким условиям окружающей среды. Чтобы не перегреваться, львы предпочитают много времени проводить в тени деревьев, слоны обмазывают себя грязью, а жирные бегемоты дни напролет проводят, погружаясь в воду.
У жирафов имеется свой способ охлаждения: кожа с "системой охлаждения". Как и верблюды, жирафы не потеют. Для них жизненно важно сохранять влагу в организме, учитывая, что попить в каком-нибудь редком водоеме, кишащем крокодилами, не так уж и просто с их 5-метровым ростом. Жирафы повышают температуру своего тела так, чтобы она была выше температуры окружающей среды, поэтому пот у них не вырабатывается.
И все же этим существам необходимо как-то охлаждаться, иначе они просто поджарились бы на палящем африканском солнце. Именно для охлаждения у жирафов имеются пятна на теле. Жирафы способны отправлять потоки теплой крови к этим пятнам, которые проводят тепло лучше из-за темного цвета.
Находясь где-то в тени или под легким ветерком, они избавляются от лишнего тепла. Длинная узкая шея позволяет иметь большую площадь поверхности по сравнению с массой тела. Это означает, что у жирафов больше всего кожи на теле.
Система теплообмена в организме жирафа позволяет им выживать в самых засушливых условиях.
Кожа зебры как отпугиватель насекомых
Многие задаются вопросом, почему зебры полосатые? Можно подумать, что такая расцветка нужна для того, чтобы сбивать врагов с толку: находясь в стаде, зебры сливаются друг с другом. Однако эту версию никто так толком и не проверил. Это всего лишь предположение.
Военные исследования показали, что сложнее определять скорость цели, если она имеет очень контрастные цвета. Специальную маскировочную одежду военных, которую носили во время Первой мировой войны, иногда делали полосатой "под зебру". Может быть, зебра имеет черно-белые полоски для того, чтобы хищникам было сложнее ее поймать?
Также известно, что каждая особь имеет свой собственный рисунок на теле, по которому члены стада отличают друг друга.
Однако наиболее интересная версия заключается в том, что полоски помогают животным отпугивать насекомых. Известно, что мухи не любят садиться на белое, а черный цвет их привлекает. Лошади, имеющие светлый окрас, больше всего склонны к развитию рака кожи и чаще подвергаются нападению хищников, чем их более темные сородичи, однако кровососущие насекомые не особенно любят их.
Исследования показали, что черно-белые полоски на теле зебр отпугивают слепней. Для животных иметь такую кожу - большой плюс, учитывая, что в Африке многие насекомые разносят опасные болезни.
Секрет полосок в том, что они дают поляризованный свет. Свет движется в разных направлениях и некоторые существа, например, насекомые, могут видеть эту поляризацию. Например, многих из них привлекает горизонтально поляризованный свет, так как он является знаком, что поблизости есть вода. Черно-белые полосы сбивают насекомых с толку, так как дают и поляризованные и неполяризованный свет.
Дышащая кожа лягушки
Мы в соцсетях
Кожа редкой лягушки как орган дыхания
Лягушка вида калимантанская барбурула не умеет квакать, пищать и даже шипеть из-за того, что у нее отсутствует такой орган, как легкие. У нее даже нет жабр. Это четвероногое существо - одно из немногих на планете, которые умеют дышать через кожу.
Дышать через кожу не особенно эффективно. К счастью, у этих лягушек достаточно медленный обмен веществ. Более того, тело этих земноводных плоское, поэтому у него большая площадь поверхности. Также они обитают в очень холодной воде, а холодная вода удерживает больше кислорода.
Воды быстрых горных речушек, в которых обитают эти создания, достаточно хорошо снабжаются кислородом, поэтому, как считают исследователи, они утратили легкие в ходе эволюции за ненадобностью. К сожалению, эти лягушки сегодня под угрозой исчезновения из-за загрязнения окружающей среды. Зато им не страшен рак легких.
Кожа хамелеона
Хамелеон меняет цвет кожи с умом
Цвет кожи служит способом общения между хамелеонами, помогает регулировать температуру тела и прятаться от хищников. Однако недавние исследования показали, что хамелеоны куда более сложные существа, чем мы предполагали.
Когда голодный хищник находится поблизости, хамелеон меняет цвет, который, оказывается, зависит от типа хищника. Это выяснилось после экспериментов с одним из самых редких хамелеонов планеты – карликовым хамелеоном Смита (Bradypodion taeniabronchum).
Если к хамелеону приближалась хищная птица сорокопут, он старался больше подстроиться под цвет окружающей среды. Учитывая то, что эти птицы известны особой кровожадностью: они накалывают своих жертв на колючие шипы растений, не удивительно, что хамелеон приобрел такое свойство.
Но если рядом проползает ядовитая змея африканский бумсланг, хамелеон не особенно сильно старается слиться с фоном. Анализ с помощью спектрометра выяснил причину. Хамелеон в данном случае подстраивается под визуальную систему змеи, которая видит очень слабо в отличие от сорокопута.
Каким-то образом хамелеон знает, какое зрение у того или иного хищника. Он не тратит кучу энергии, маскируясь при появлении змеи, однако тщательно маскируется в присутствии хищной птицы. Впервые исследования показали, что животное использует разный тип маскировки в зависимости от того, от кого им нужно спрятаться.
Морские слизни умеют фотосинтезировать
Морские слизни, обитающие в мелких водах у побережья Америки, имеют особенности, которые свойственны растениям. Родственники виноградных улиток, эти морские животные питаются исключительно водорослями. После плотного обеда они используют энергию солнца, как это привыкли делать растения.
Морские слизни - одни из немногих животных, умеющих фотосинтезировать. Они заимствуют у водорослей, которых поедают, особый "инструмент" – зеленые фотосинтетические структуры или хлоропласты и накапливают зеленый пигмент хлорофилл в клетках кожи. С помощью этого пигмента слизни могут выступать в роли солнечных батарей.
Однако запасы хлорофилла имеют свойство истощаться. К счастью, морские слизни научились производить его самостоятельно. Ученые пока точно не могут сказать, как такое возможно: слизни каким-то образом ухитряются внедрять достаточно ДНК водорослей в свои клетки и с ее помощью производить хлорофилл.
Как только слизень выработал достаточно хлорофилла, он может питаться солнечным светом. После этого ему не нужно есть водоросли.
Читайте также: